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Von Sensoren, die Hunderte von Autoklavenzyklen überstehen, bis hin zu Krankenhausbetten und Drucksensoren für Infusionspumpen - fast jedes medizinische Gerät mit einem Stecker verfügt über einen Druck-, Kraft-, Dehnungsmessstreifen-, Last- oder Drehmomentsensor, der mechanische Einflüsse überwacht. 

So entwickeln wir zum Beispiel Sensoren, die eine Kraftrückmeldung geben und so gebaut werden können, dass sie den Strapazen mehrerer Autoklavierzyklen standhalten.

Die Herausforderung

Wie kann man die wichtigsten Probleme im globalen Gesundheitswesen zusammenfassen? Es gibt mehrere Vektoren, die gleichzeitig interagieren. Und während über die Richtung dieser Vektoren allgemeine Einigkeit herrschen mag, gehen die Expertenmeinungen über das Ausmaß und die Geschwindigkeit der Veränderungen sowohl auf globaler als auch auf regionaler Ebene auseinander.

Beginnen wir mit der Größe der Weltbevölkerung als erstem Vektor. Obwohl sich die Wachstumsrate verlangsamt, nimmt die Gesamtbevölkerung weiter zu. Die UNO schätzt die Zahl der Menschen im Jahr 2022 auf 7,9 Milliarden, Schätzungen gehen von 8,6 Milliarden im Jahr 2030 und 9,8 Milliarden im Jahr 2050 aus, um dann um das Jahr 2080 herum einen Höchststand von etwa 11,2 Milliarden zu erreichen.

Ein zweiter Vektor ist die Gesundheit der Bevölkerung und die Todesursachen. Dank der Fortschritte, die seit 1800 bei der Bekämpfung von übertragbaren Krankheiten, der Ernährung und der Kindersterblichkeit erzielt wurden, ist die Lebenserwartung gestiegen. Sie tut dies auch weiterhin - und das hat zwei Auswirkungen. Erstens wird der Anteil der über 65-Jährigen steigen (von 9 % im Jahr 2019 auf etwa 16 % im Jahr 2050). Zweitens: Die Haupttodesursachen sind zunehmend nicht übertragbare Krankheiten.

Ein dritter Vektor der globalen Gesundheit ist die Entwicklung der Gesundheitsberufe und ihrer Institutionen. Der weltweite Durchschnitt von 1,3 Ärzten pro 1.000 Einwohner im Jahr 1960 ist auf 1,76 im Jahr 2017 gestiegen. In der Realität sind diese Fähigkeiten ungleich verteilt, sagt die Weltgesundheitsorganisation (WHO). In den verschiedenen Regionen der Welt kann die Dichte des Gesundheitspersonals um den Faktor 10 variieren, und auch der Qualifikationsmix ist sehr unterschiedlich. Die WHO schätzt, dass weltweit 4,3 Millionen Ärzte und Krankenschwestern fehlen, was 15 % der Gesamtzahl der Fachkräfte im Gesundheitswesen weltweit entspricht.

Die steigende Nachfrage nach Gesundheitsdiensten und der Mangel an qualifizierten Fachkräften setzen die Gesundheitseinrichtungen unter ständigen Stress. Hinzu kommt, dass sich die Prioritäten im Gesundheitswesen weltweit ständig weiterentwickeln. Die Bewältigung einer Herausforderung im Gesundheitswesen wirft einfach eine neue auf, die eine völlig andere Reaktion erfordert.

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Für die Gesundheitsfürsorge wurden riesige Mengen an Ressourcen zur Verfügung gestellt. Die staatlichen Ausgaben für Gesundheitssysteme und Versicherungen - vor den 1930er Jahren praktisch unbedeutend - haben einen wachsenden Anteil am BIP eingenommen. Die Zahlen für die einzelnen OECD-Länder, die 1960 typischerweise zwischen 2% und 4% lagen, sind bis 2020 auf 6% bis 11% gestiegen. Ob das genug Ressourcen sind, ist eine laufende Diskussion.

Gesundheitseinrichtungen sind sich bewusst, dass sie sich ständig neu erfinden müssen. In der Zwischenzeit tragen Innovatoren in der Technologie, der Industrie und der Forschung täglich zu neuen Lösungen bei, und die Einrichtungen des Gesundheitswesens sind bestrebt, diese zu nutzen.

Die pragmatische Interaktion zwischen Industrie und Gesundheitswesen hat zahlreiche Innovationen hervorgebracht, die ein "besseres Werkzeug für die Aufgabe" liefern. Die Hinzunahme zuverlässiger, miniaturisierter Sensoren führte zu einer Reihe von Innovationen in der Patientenüberwachung, die die Produktivität des medizinischen Personals erhöhen und damit die Qualität der Ergebnisse verbessern. Fügen Sie nun erschwingliche drahtlose Kommunikation hinzu, die die Verbindung eines einzelnen Geräts mit dem Internet ermöglicht.... und die Gesundheitstechnologie erweitert sich exponentiell zum vernetzten Internet der medizinischen Dinge (IoMT).

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Das Internet der medizinischen Dinge eröffnet völlig neue Möglichkeiten, auf die Herausforderungen im Gesundheitswesen zu reagieren. Wie immer hängt die Art der Antwort von der jeweiligen Frage ab. Hier werfen wir einen kurzen Blick auf ein paar davon:

Wie kann der Druck auf die institutionelle Patientenversorgung verringert werden?
Der 'Home Health'-Ansatz sieht Lösungen für nicht kritische Erkrankungen vor, die der Patient selbst nutzen kann. Medizinische Geräte, die einen Zustand kontinuierlich überwachen und/oder kontrollieren, können getragen (z.B. ein Aktivitäts-Tracker) oder implantiert werden (z.B. ein Herzschrittmacher); Geräte, die eine intermittierende Überwachung oder Intervention erfordern (z.B. Blutdruck, Diabetes), können tragbar sein. Diese Art von Geräten sammelt Daten und liefert Analysen zur Selbstbeobachtung, so dass sich das medizinische Personal auf kritische Fälle konzentrieren kann. Als Reaktion auf die alternde Weltbevölkerung wird die häusliche Krankenpflege immer wichtiger.

Wie kann die Gesundheitsvorsorge verbessert werden?
Der telemedizinische Ansatz ergänzt die häusliche Krankenpflege. Die von Home Health-Systemen gesammelten Daten können bei Bedarf und aus der Ferne über Online-Meetings mit medizinischem Fachpersonal ausgetauscht und diskutiert werden; Rezepte können ausgestellt und Medikamente online bestellt werden.

Wie lassen sich seltene chirurgische Fähigkeiten besser nutzen?
Die Fernchirurgie (auch als Telechirurgie bezeichnet) ermöglicht es einem Arzt, einen Patienten zu operieren, obwohl er sich nicht am selben Ort befindet. Es kombiniert Robotik und Hochgeschwindigkeits-Datenkommunikation, um das Fachwissen von spezialisierten Chirurgen für Patienten auf der ganzen Welt verfügbar zu machen, ohne dass die Patienten über ihr örtliches Krankenhaus hinaus reisen müssen.

Wie kann die Verfügbarkeit von Behandlungen erhöht werden, um den tatsächlichen Bedarf zu decken?
Da die Zahl der verfügbaren Fachkräfte begrenzt ist, gehen die nationalen und regionalen Behörden bei der Frage, "wer was tun darf", sehr unterschiedlich vor. Einige nationale Behörden erlauben die Durchführung bestimmter medizinischer oder chirurgischer Eingriffe durch entsprechend ausgebildetes Pflege- oder Hilfspersonal, um einen Mangel an Ärzten oder Chirurgen zu umgehen.

Wie lässt sich die Produktivität von Fachkräften im Gesundheitswesen steigern?
Die Neugestaltung der professionellen Werkzeuge ist nach wie vor eine der effektivsten Methoden zur Steigerung der Produktivität. Wenn die Neugestaltung dazu führt, dass das Verfahren konsequent und erfolgreich an Mitarbeiter mit geringerer Qualifikation delegiert werden kann, wird der Produktivitätsgewinn durch die Erweiterung des Anwendungsbereichs vervielfacht. 

In Robotics Development Laboratory: Engineers and Scientists Work on a Bionics Exoskeleton Prototype with Person Testing it. Designing Wearable Exosuit to Help Disabled People, Warehouse Workers

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